package com.atguigu.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;

/**
 * @author durant
 * @create 2021-11-19 8:43
 */
public class GraphDemo {
    private ArrayList<String> vertexList;// 存储顶点集合
    private int[][] edgs;
    private int numOfEdges; // 表示边的数目
    // 记录数组中的节点是否被访问
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {
        GraphDemo graphDemo = new GraphDemo(5);
        String[] Vertexs = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        for (String vertex : Vertexs) {
            graphDemo.insertVertex(vertex);
        }
        graphDemo.insertEdge(0, 1, 1);
        graphDemo.insertEdge(0, 2, 1);
        graphDemo.insertEdge(1, 0, 1);
        graphDemo.insertEdge(1, 2, 1);
        graphDemo.insertEdge(1, 3, 1);
        graphDemo.insertEdge(1, 4, 1);
        graphDemo.insertEdge(2, 0, 1);
        graphDemo.insertEdge(2, 1, 1);
        graphDemo.insertEdge(3, 1, 1);
        graphDemo.insertEdge(4, 1, 1);

        graphDemo.showGraph();
        // 测试一下dfs遍历是否ok
        System.out.println("深度遍历");
        graphDemo.DFS();
        //度遍历");
        System.out.println("广度遍历");
        graphDemo.bfs();
    }

    public GraphDemo(int n) {
        edgs = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        numOfEdges = 0;
        isVisited = new boolean[n];
    }

    // 得到第一个邻接节点的下标
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int i = 0; i < vertexList.size(); i++) {
            if (edgs[index][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    // 得到下一个邻接节点的下标
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        for (int i = v2 + 1; i < vertexList.size(); i++) {
            if (edgs[v1][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    // 深度优先算法
    public void DFS(boolean[] isVisited, int i) {
        // 首先访问该结点，并且输出
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        // 访问完后将其设置为已访问
        isVisited[i] = true;
        // 查找当前节点的下一个节点
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) {// 说明有
            if (!isVisited[w]) {
                DFS(isVisited, w);
            } else {
                // 邻接节点已经被访问了，那么应该去查找下一个节点
                w = getNextNeighbor(i, w);
            }
        }
    }
    // 对dfs进行重载，如果没有w不存在，那么返回第一步
    public void DFS() {
        // 遍历所有的节点，进行dfs回溯
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]){
                DFS(isVisited, i);
            }
        }
    }
    // 广度优先遍历
    private void bfs(boolean[] isVisited,int i){
        int u;// 表示队列的头节点对应下标
        int w; // 相当于邻接节点的w
        // 记录节点访问的顺序
        LinkedList<Object> que = new LinkedList<>();
        // 访问节点，输出信息
        System.out.print(getValueByIndex(i)+"->");
        // 标记为已访问
        isVisited[i] = true;
        // 将节点加入队列
        que.addLast(i);
        while (!que.isEmpty()){
            // 如果不为空，取出队列的头节点下标
            u= (Integer) que.removeFirst();
            w =getFirstNeighbor(u);
            while ( w != -1){
                // 找到了
                // 是否访问过
                if (!isVisited[w]){
                    System.out.print(getValueByIndex(w)+"->");
                    // 标记为已访问
                    isVisited[w] = true;
                    // 入队列
                    que.addLast(w);
                }else{
                    // 以u为前驱节点，找w后面的第一个节点
                    w = getNextNeighbor(u, w);
                }
            }
        }
    }
    // 广度优先遍历
    private void bfs(){
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]){
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }
    // 根据前一个邻接节点的下标来获取下一个邻接节点
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }
    // 添加边

    /**
     * @param ：v1     表示第几个顶点
     * @param ：v2     表示对应的第二个顶点
     * @param ：weight 权值
     * @return ：void
     * @Description ：
     * @Author ：Durant
     * @Date ：2021/11/19 8:51
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edgs[v1][v2] = weight;
        edgs[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;
    }

    // 返回节点的个数
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    // 得到边的个数
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    // 返回节点下标对应的数据
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    // 返回v1 v2对应的权值
    public int getWeightByTwoVertex(int v1, int v2) {
        return edgs[v1][v2];
    }

    // 显示图对应的矩阵
    public void showGraph() {
        for (int[] link : edgs) {
            for (int i : link) {
                System.out.print(i + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
